Carrascosa_2005 PARTE II

Revista Eureka sobre Enseanza y Divulgacin de las Ciencias (2005), Vol. 2, N 3, pp. 388-402 ISSN 1697-011X

Experiencias, recursos y otros trabajos 388

EL PROBLEMA DE LAS CONCEPCIONES ALTERNATIVAS EN LA ACTUALIDAD (PARTE II). EL CAMBIO DE CONCEPCIONES

ALTERNATIVAS

Jaime Carrascosa Als IES Cid Campeador. Valencia (Espaa).

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RESUMEN

En un trabajo anterior (Carrascosa, 2005) analizbamos el problema de las ideas alternativas que afectan a diversos campos de la ciencia y apuntbamos algunas causas que pueden explicar el origen y/o la persistencia de las mismas. Cabe plantearse ahora la elaboracin de unas estrategias de enseanza adecuadas para cambiar las ideas alternativas de los estudiantes por aquellas ideas cientficas que tratamos de ensearles.

Palabras claves: cambio de concepciones, concepciones alternativas, errores conceptuales, obstculos en el aprendizaje.

EL APRENDIZAJE COMO CAMBIO CONCEPTUAL

Durante una primera etapa los errores conceptuales cometidos por los alumnos fueron vistos como obstculos a derribar, algo contra lo que luchar, etc. No obstante pronto se constat el fracaso de la enseanza habitual para superar el problema (Fredette y Lochead, 1981; Halloun y Hesteness, 1985). As mismo, el estudio de los errores conceptuales pronto fue desplazado al de las concepciones alternativas que llevan a cometerlos. Los resultados obtenidos mostraron que dichas concepciones no constituyen unas cuantas ideas dispersas sino que en general se hallan integradas en la mente formando verdaderos esquemas conceptuales, dotados de una cierta coherencia interna. Estos esquemas ya no son vistos como errores o como algo negativo, sino como estructuras cognitivas que interaccionan con la informacin que llega desde el exterior y que juegan un papel esencial en el aprendizaje (Driver, 1986). Se habla as de estrategias diseadas para cambiar los esquemas conceptuales.

Hewson y Thorley (1989), enumeraban las condiciones que se requieren para conseguir cambios conceptuales. Podemos resumirlas diciendo que cualquier concepcin tiene un cierto "estatus" caracterizado por el grado de inteligibilidad, plausibilidad y utilidad con que es percibida por quien la detenta. En el momento en que un alumno considera una concepcin nueva, que entra en contradiccin con alguna de las que ya tiene, su aceptacin plena requiere que el estatus de la nueva crezca mientras que el de la antigua disminuya. Para ello es preciso que las concepciones iniciales sean vistas como inadecuadas, como dificultades que bloquean



un mayor aprendizaje. Una cuestin fundamental es pues, cmo conseguir ese cambio de estatus. Segn Hewson, es preciso conocer el grado de estatus que una concepcin determinada tiene para el alumno en un momento dado, incluyendo no slo el contenido que para l tiene esa concepcin sino tambin sus opiniones, sentimientos y actitudes en torno a la misma. Una forma de conseguir esto puede ser a travs de entrevistas y dilogos en donde cada uno exprese sus ideas y las comente. Los profesores, segn este autor, deberan ser capaces de hacer dos cosas: diagnosticar las concepciones que sus alumnos usan para interpretar los fenmenos y controlar el estatus de las viejas y de las nuevas concepciones. Este control, en una fase posterior, convendra que fuese realizado por los mismos estudiantes.

Driver (1988), propuso un modelo para la enseanza de las ciencias basado en el cambio conceptual. Se halla estructurado en torno a una secuencia de actividades especficamente elaboradas para conseguir dicho cambio. La secuencia constaba esencialmente de 4 fases:

Orientacin: Destinada a despertar la atencin y el inters de los alumnos por el tema.

Explicitacin: Consiste en la exposicin por los alumnos de sus ideas.

Reestructuracin: Donde han de modificarse las ideas de los alumnos por medio de diferentes estrategias que pueden incluir el uso combinado de contraejemplos o actividades destinadas a provocar insatisfaccin con las propias ideas, modelos, analogas, diseo de experiencias para ayudar a clarificar y diferenciar ideas, etc. Dentro de esta fase se incluye tambin la inclusin de diversas oportunidades para que los alumnos prueben y apliquen sus concepciones revisadas.

Revisin del cambio de ideas: Se trata de comparar las nuevas ideas con las iniciales.

Una cuestin a tener en cuenta es la necesidad de elaborar y de aplicar materiales curriculares concretos a travs de los cuales los profesores puedan desarrollar estrategias de cambio conceptual a lo largo del curso, ya que exceptuando algunos casos como el Children's Learning in Science Project (Citado en Driver, 1988), los ejemplos a los que referirse no son muy abundantes. Como sealaba Millar (1989):

"Muchos profesores estn persuadidos del valor de conocer cuales son las ideas previas de sus alumnos en una cierta rea de conocimiento, o sobre la necesidad de conocer los instrumentos adecuados para que ellos mismos las expongan, etc. Pero no estn tan seguros acerca de cmo deben de actuar ellos una vez conocido todo esto, cuando estn enseando a ms de 25 alumnos"

Las estrategias de cambio conceptual propuestas por Driver fueron posteriormente usadas por otros investigadores para introducir en ellas algunos cambios y para hacer sus propias propuestas al respecto. No obstante, cuando se han intentado llevar a la prctica, incorporndolas al proceso de enseanza y aprendizaje de las ciencias, suele ocurrir que los resultados no son tan buenos como en principio caba esperar, ya que el cambio conceptual conseguido es en algunos casos ilusorio o poco duradero, como lo



demuestra el hecho de que poco tiempo despus del tratamiento los alumnos vuelvan a cometer los mismos errores conceptuales que al principio. Este fenmeno se detecta especialmente cuando se plantean preguntas en las que estn involucrados los mismos conceptos cientficos pero en contextos o situaciones diferentes a las que se usaron en el tratamiento. A continuacin se intenta aclarar lo que estamos diciendo mediante el estudio de un ejemplo concreto.

1) Una persona se encuentra en el centro de un vagn de tren que se mueve sobre una va recta con movimiento uniforme y a gran velocidad. Otro pasajero ve que, en un instante dado, da un salto vertical y hacia arriba. En qu zona del vagn caer?

AB

a) En el mismo lugar que estaba. b) Ms adelante de donde estaba. c) Ms atrs de donde estaba

Como es lgico la respuesta correcta a la cuestin anterior es que, en las condiciones que se especifican en el enunciado, la persona caera siempre en el mismo sitio del suelo del vagn donde inici el salto ya que su velocidad horizontal respecto de la va no se ve alterada por el movimiento vertical respecto del suelo del vagn. No obstante, algunas personas (sobre todo nios), piensan que al perder contacto con el tren el pasajero deja de avanzar inmediatamente, por lo que caer retrasado respecto del lugar del vagn donde inici el salto (tanto ms cuanto ms alto salte y ms rpido se mueva el tren). Se trata de una idea intuitiva coherente con el esquema conceptual de fuerza como causa del movimiento (de la velocidad) tomando el propio espacio como sistema de referencia en reposo absoluto. La misma idea hace pensar que cuando se suelta un objeto desde un avin en pleno vuelo, dicho objeto quedar retrasado respecto del movimiento horizontal del avin. El razonamiento consiste esencialmente en pensar que perder contacto implica que cesa la fuerza que lo mantiene en movimiento y, por tanto, cesa inmediatamente ese movimiento segn la horizontal.

Es posible utilizar estos ejemplos del tren o del avin junto con estrategias de enseanza basadas en el cambio conceptual y pensar que los alumnos, finalmente, admiten que el movimiento rectilneo y uniforme es un estado tan natural como pueda ser el reposo y que, cuando el pasajero salta hacia arriba desde el centro del vagn, no por ello pierde ni modifica de ninguna manera la velocidad horizontal que llevaba. Sin embargo, tambin es posible que cuando posteriormente proponemos una cuestin como la que se expone a continuacin (Carrascosa y Gl, 1992), nos veamos obligados a revisar esa conclusin.



2) Tres estudiantes van corriendo en lnea recta uno detrs de otro. En un instante dado ven que el que va delante lanza una bola verticalmente hacia arriba. De qu depender el que sta sea recogida por uno u otro?

AC B

A la pregunta anterior se puede responder aceptablemente de diversas formas. As, por ejemplo, se puede decir que depender del rozamiento con el aire o de si alguno o algunos de los corredores cambian de velocidad, pero tambin es posible volver a cometer un error conceptual reflejo de una idea alternativa que se crea ya superada. Nos referimos concretamente a quienes afirman que el que la bola sea recogida por uno u otro corredor depender de cosas como: la fuerza con que se lance la bola, la altura que alcance, el tiempo que permanezca en el aire, etc. Este tipo de respuestas revela que la idea alternativa de fuerza como causa del movimiento todava sigue vigente, no ha evolucionado de forma efectiva hacia el concepto newtoniano de fuerza segn el cual, si se considera el rozamiento con el aire despreciable, no cambiar la componente horizontal de la velocidad de la bola por lo que, independientemente de la velocidad inicial con que se lance, siempre ser recogida por el estudiante que la lanz (si mantienen la velocidad a la que corren constante). El problema planteado en este tipo de cuestiones fue histricamente uno de los argumentos esgrimidos en contra de la Teora Heliocntrica de Coprnico, cuando sus detractores afirmaban que, si fuese cierto que la Tierra se mueve alrededor del Sol, cuando dejsemos caer una piedra desde lo alto de una torre, debera caer retrasada respecto de su base.

Esta dificultad para cambiar ciertas ideas alternativas de los estudiantes, incluso aun cuando se utilizan estrategias de enseanza orientadas explcitamente al cambio conceptual, ha sido denunciada reiteradamente por distintos autores desde hace ya mucho tiempo (Happs, 1985; citado en Hewson y Thorley, 1989), (Engel y Driver, 1986), (White y Gunstone, 1989) y lo sigue siendo en la actualidad (Campanario y Otero 2000, Prez y Solbes 2003). Las dificultades encontradas muestran la necesidad de profundizar en el modelo de aprendizaje de las ciencias teniendo en cuenta otros aspectos adems de la existencia de ideas alternativas.

EL APRENDIZAJE COMO CAMBIO CONCEPTUAL Y METODOLGICO

Sabemos que algunas preconcepciones de nuestros alumnos (cada de graves, naturaleza y comportamiento de los gases, concepto de fuerza, origen de ciertos seres vivos, etc.), recuerdan a ciertas ideas que se dieron a lo largo de determinados periodos de la historia de la ciencia. Este paralelismo, puesto de manifiesto reiteradamente por diversos autores, tiene importantes consecuencias didcticas.



En primer lugar, estara la necesidad de conocer los esquemas conceptuales de los alumnos y disear estrategias eficaces para modificarlos, modificacin que en algunos casos, al igual que ocurri con el cambio de paradigma Aristotlico-Escolstico por el Newtoniano (salvando las distancias), resultar difcil y precisar tiempo. Desde este punto de vista, promover el cambio conceptual implicara situar al estudiante en una nueva y ms productiva situacin paradigmtica (Millar, 1989). En segundo lugar, podemos intentar profundizar un poco ms y plantearnos a qu se debe el paralelismo citado y cmo pudo realizarse el cambio de paradigma. Se trata esta de una cuestin que presenta un gran inters ya que no solo puede suministrar una valiosa informacin acerca del origen de las concepciones alternativas, sino que adems puede ser de gran utilidad a la hora de disear estrategias adecuadas para conseguir cambios conceptuales ms profundos y duraderos.

El hecho de que nuestros alumnos tengan ideas semejantes a las concepciones Aristotlico-Escolsticas, no puede ser en modo alguno fruto de la casualidad, sino que debe responder a causas similares. Estas causas hay que buscarlas, fundamentalmente, en la tendencia a extraer conclusiones precipitadas, hacer generalizaciones acrticas basndose en observaciones meramente cualitativas, realizar anlisis superficiales, etc. Es decir, en lo que hemos denominado "metodologa de la superficialidad" o "metodologa del sentido comn". Es precisamente esta metodologa la que lleva a Aristteles a escribir textualmente que:

"Un peso dado cubre una distancia en un tiempo dado, un peso mayor cubre la misma distancia en menos tiempo estando los tiempos en proporcin inversa a los pesos. As si un peso es doble que otro, invertir la mitad de tiempo en un movimiento dado".

La misma metodologa es la que conduce a nuestros alumnos a pensar, anlogamente, que los cuerpos cuanto ms pesados ms aprisa caen o que los gases no pesan, que los cuerpos se mueven siempre en la direccin de la fuerza resultante, que las plantas por la noche respiran al contrario que por el da, etc. Lo esencial, pues, no es que algunas ideas intuitivas de los alumnos tengan un cierto parecido con otras que se dieron histricamente, sino que la metodologa que est en el origen de ambas se asemeje.

Esta reflexin tiene una importancia crucial ya que permite profundizar y avanzar en el estudio de las concepciones alternativas. En efecto, no debe olvidarse que las ideas presentes en la fsica "del sentido comn" estuvieron vigentes durante siglos y slo pudieron ser superadas cuando se produjo un cambio metodolgico que vino a superar las evidencias aparentes, introduciendo una forma de pensamiento a la vez ms creativa y rigurosa. Una metodologa que obligaba a imaginar nuevas posibilidades a ttulo de hiptesis (poniendo en cuestin lo que se daba por obvio), a someter estas hiptesis a su contrastacin emprica en condiciones controladas, a analizar cuidadosamente los resultados, etc., es decir, cuando comenz a aplicarse una forma de trabajo que hoy calificaramos como metodologa cientfica (Gil y Carrascosa, 1985, 1990).

Histricamente, el cambio a que nos hemos referido en el prrafo anterior no fue en absoluto fcil y es lgico pensar que lo mismo ocurra con nuestros alumnos:



solamente si son puestos reiteradamente en situacin de aplicar esta metodologa (es decir, en situacin de plantearse problemas de inters, construir hiptesis, disear experimentos, realizarlos y analizar cuidadosamente los resultados, con una atencin particular a la coherencia global, etc.) ser posible que superen su metodologa del sentido comn al tiempo que se producen los profundos cambios conceptuales que exige la construccin del conocimiento cientfico.

La metodologa del sentido comn se basa en la utilizacin del pensamiento ordinario. Dicha forma de pensamiento puede ser til en la mayora de las situaciones cotidianas pero lo es muy poco para el aprendizaje de los conocimientos cientficos. Cuando se utiliza para el aprendizaje de las ciencias se pueden constatar, entre otras, las siguientes caractersticas:

Tendencia a contestar rpidamente, a dar respuestas precipitadas sin analizar el problema realizando una reflexin previa sobre aquello que se pregunta; considerando las distintas variables que intervienen y cmo pueden influir, los conocimientos relacionados con la cuestin, etc.

Comparar magnitudes distintas. Dicha comparacin apoya la existencia de posibles ideas alternativas, as, por ejemplo, si se maneja la idea de fuerza como causa de la velocidad, es habitual que un alumno ante un lanzamiento vertical y hacia arriba razone que subir si la velocidad inicial con que se lanza es mayor que el peso; o si se maneja la idea de que la presin es una fuerza, se afirme (como se hace en un libro de texto) que un esquiador no se hunde en la nieve porque ... al repartirse el peso en los esqus la presin que ejerce sobre la nieve es menor que el peso.

Un formulismo y operativismo extremos al intentar resolver problemas, que lleva a buscar frmulas en las que estn representados los datos y la incgnita, sin plantearse el campo de validez de la misma, realizando clculos inmediatamente sin plantearse siquiera la posibilidad de un resolucin literal y con el fin de llegar a un resultado numrico lo antes posible. As, por ejemplo, es conocido por muchos profesores el hecho de utilizar la expresin v = e/t en situaciones muy diversas (incluso en movimiento armnico simple). Ello lleva tambin a no analizar los resultados numricos y quedar impasible ante conclusiones tales como que una molcula de agua tiene una masa de 18 g o que una persona para combatir la acidez de estmago ha de ingerir diariamente 100 litros de una disolucin de hidrxido de aluminio, etc.

Tendencia a relacionar magnitudes mediante reglas de tres (proporcionalidad directa) en cualquier situacin. Es comn, por ejemplo, razonar que si un mvil que va a 50 km/h frena con una fuerza constante y consigue pararse en 5 metros, cuando vaya a 100 km/h y frene igual, lo har en 10 m, cuando sabemos que en este caso no existe una proporcionalidad directa y que lo que ocurrir es que precisar no doble sino cuatro veces ms distancia para pararse.



Atribuir propiedades anmicas a sistemas que no pueden tenerlas. En el lenguaje cotidiano es frecuente, por ejemplo, afirmar que un coche va con mucha fuerza (por va muy rpido). La propia enseanza de las ciencias contribuye a ello cuando se manejan acrticamente expresiones tales como tendencia a adquirir estructura electrnica de gas noble, apetencia por electrones, resistencia a cambiar de movimiento, etc.

Razonamiento local y secuencial. Por ejemplo ignorar la reestructuracin que se produce en un circuito elctrico ante cualquier modificacin y pensar que un cambio en un punto del circuito de corriente continua afectar slo a ese punto y a los posteriores (en el sentido de la corriente). (Pontes y De Pro, 2001).

Conformarse con explicaciones parciales sin plantearse la bsqueda de coherencia entre lo que se obtiene o se afirma al contestar un problema o una pregunta y el cuerpo de conocimientos tericos de que se dispone.

Por otra parte, la metodologa del sentido comn se ve reforzada tambin por las ideas simplistas existentes respecto a la naturaleza de la ciencia, las caractersticas del trabajo cientfico y los propios cientficos (Fernndez et al., 2002). En efecto, si un alumno o incluso un profesor de ciencias, piensa que la ciencia se basa en la observacin pura y neutral y que en ella no tienen cabida las especulaciones, que la imaginacin y la creatividad son cualidades tpicas de los artistas pero no de los cientficos, que existe un mtodo cientfico a modo de una serie de pasos a seguir en un orden determinado, etc., la metodologa que utilice para aprender o para ensear ciencias ser muy diferente que la que utilizara si tuviese unas ideas ms acordes con las concepciones epistemolgicas actuales.

Las consideraciones anteriores permiten comprender que no sea fcil cambiar lo que hemos llamado metodologa del sentido comn por otra metodologa ms coherente con la metodologa cientfica.

Una posible explicacin de por qu algunas ideas alternativas son tan difciles de cambiar y de que, a pesar de aplicar en clase estrategias de cambio conceptual, no se consigan cambios ms efectivos, sin que los alumnos reviertan al poco tiempo a ideas espontneas que se crean ya superadas, podra residir en el hecho de que tales modelos de enseanza no estuviesen convenientemente diseados para producir el imprescindible cambio metodolgico que para ello se requiere. Con ello no estamos afirmando que los modelos de cambio conceptual se reducen nicamente a cambios en el contenido de los conceptos, sino que en dichos modelos no se presta realmente al cambio metodolgico la atencin necesaria. Pensemos a este respecto que no basta hablar de cambio conceptual para que se tengan en cuenta las exigencias metodolgicas y epistemolgicas que ste comporta. Por el contrario, cabe temer que, sin una insistencia muy explcita y fundamentada, las actividades ms creativas del trabajo cientfico como la invencin de hiptesis, la elaboracin de diseos experimentales, el anlisis crtico de resultados, la bsqueda de coherencia global, etc., continuarn prcticamente ausentes de las clases de ciencias.



El cambio metodolgico es un proceso complejo que contiene toda una serie de dificultades. Lo que hoy denominamos como metodologa cientfica supuso histricamente un cambio drstico en la forma de abordar los problemas, una verdadera revolucin. De la misma forma el desarrollo de una metodologa similar en los alumnos tampoco puede considerarse como un proceso natural. Por el contrario supone una ruptura -necesaria pero difcil- con hbitos de pensamiento muy enraizados, fruto de la forma comn (y ordinariamente efectiva) de abordar e interpretar las situaciones de la vida cotidiana.

Por otra parte conviene llamar la atencin sobre la necesidad de plantear la familiarizacin con la metodologa cientfica como un objetivo explcito pero no autnomo, sino ntimamente ligado a la adquisicin de conocimientos (Coll, 1987). Sin cambio metodolgico no puede haber cambio conceptual pero las investigaciones cientficas se suelen realizar dentro del marco de paradigmas tericos que juegan un papel muy importante desde el inicio hasta el trmino de las mismas. Anlogamente, sin una atencin a los contenidos o con tratamientos puntuales y desconexos de los mismos, la metodologa cientfica queda desvirtuada, no es tal (Gil, 1986).

La historia de la Ciencia contiene numerosos ejemplos en donde se muestra que una teora cientfica nunca desaparece del todo hasta que no se dispone de otra que la pueda sustituir con ventaja. Dentro de una teora, los conceptos cientficos tienen inicialmente el carcter de hiptesis y no se definen arbitrariamente sino que responden a alguna necesidad. Slo su funcionamiento correcto, el que no lleven a contradicciones al ser utilizados en situaciones diversas, etc., dar finalmente cuenta de su validez. Paralelamente, los cambios conceptuales efectivos en los alumnos, exigen la construccin de cuerpos globales y coherentes de conocimientos. No se pueden plantear cambios puntuales y desconexos. As por ejemplo es posible aplicar estrategias de cambio conceptual para modificar la creencia de los alumnos de que existe una relacin inversamente proporcional entre la duracin de la cada desde una cierta altura y la masa de los cuerpos. Se les puede someter a situaciones de conflicto cognoscitivo, e incluso hacer que emitan hiptesis, diseen y realicen experimentos, etc., acerca del problema. Sin embargo es probable que si lo nico que se estudia de mecnica es la cada de graves, el cambio conceptual sea tan solo aparente. En efecto, una de las causas de la preconcepcin citada sobre la cada de graves, es que para muchos alumnos doble fuerza implica doble velocidad y por lo tanto mitad de tiempo. As pues, mientras no sean capaces de entender y manejar aceptablemente el concepto newtoniano de fuerza, difcilmente podr afirmarse que han conseguido un cambio conceptual efectivo en relacin al tema de la cada de graves. Naturalmente entender y manejar aceptablemente el concepto de fuerza (y en general cualquier otro), implica hacerlo dentro de un cuerpo global y coherente de conocimientos (en este caso la mecnica), dndose cuenta de la potencia de los nuevos conceptos, cuando estos son utilizados para enfrentarse con xito a muchas de las situaciones novedosas que puedan plantearse (White y Gunstone, 1989). En definitiva pues, se trata de conciliar el nfasis que se pone para que en la enseanza se tengan en cuenta las ideas de sentido comn de los alumnos, con el hecho de que la Ciencia est organizada en torno a cuerpos de conocimientos.



A veces puede dar la impresin de que el cambio conceptual se centra sistemticamente en escoger como contenidos del currculum un conjunto de conceptos en donde los alumnos tengan preconcepciones llamativas y dedicar las clases a su exposicin, cuestionamiento posterior e introduccin de los conceptos cientficos actualmente aceptados y manejo de estos ltimos con el fin de que los alumnos se familiaricen con ellos y puedan comprobar sus ventajas frente a los antiguos.

El proceso anterior presenta serios inconvenientes y quizs uno de los ms importantes sera el de su carcter artificial, que puede llegar a producir en los alumnos que lo sufren actitudes de cansancio y de rechazo al verse forzados de forma sistemtica -sin que en principio vean una razn para ello- a exponer cuales son sus ideas de partida, para que luego resulte que stas (como se encarga de mostrar el profesor), son casi siempre equivocadas. Se trata pues de una estrategia cuando menos "perversa". Qu sentido tiene hacer que los alumnos expliciten y afiancen sus ideas para seguidamente cuestionarlas? Cmo no ver en ello un artificio que aleja la situacin de lo que constituye la construccin de conocimientos? Esta construccin nunca se plantea para cuestionar ideas, para provocar cambios conceptuales, sino como resultado de las investigaciones realizadas para resolver problemas de inters (Gil et al 1991). Cuando un alumno se plantea un problema y trata de resolverlo cientficamente, en general ha de emitir unas hiptesis, elaborar unas estrategias de resolucin, etc., y analizar cuidadosamente los resultados. Es precisamente en este proceso, adecuadamente impulsado y orientado por el profesor, cuando pueden aparecer (si es que existen) las posibles concepciones alternativas y la consiguiente necesidad de modificarlas haciendo posible la evolucin de tales ideas hacia las ideas cientficas que se quieren ensear.

Finalmente es preciso resaltar que la familiarizacin de los alumnos con la metodologa cientfica, no puede resolverse de manera parcelada. Para que el cambio metodolgico pueda llevarse a cabo, es necesario que se extienda a todas las actividades claves en la enseanza de las ciencias, desde la introduccin de conceptos a los trabajos prcticos y la misma resolucin de problemas de papel y lpiz.

Qu criterios deberamos de tener en cuenta a la hora de decidir si un alumno ha conseguido o no, avanzar de forma significativa en el objetivo de conseguir un determinado cambio conceptual? La cuestin no es obvia puesto que en muchos casos no resulta complicado disear cuestiones o actividades problemticas relacionadas con un tema, de forma que por mucho que se sepa sobre el mismo, al tratar de contestar se cometa algn error conceptual importante. Pinsese, por ejemplo, en la siguiente cuestin:

Por qu las molculas de los gases que forman el aire no se caen al suelo con la aceleracin de la gravedad, como lo hacen el resto de los cuerpos cuando se sueltan desde una cierta altura?



Para nosotros, lo que permitira afirmar que un alumno ha progresado sustancialmente en la consecucin de un cambio conceptual dado, no estara slo en el hecho de que dicho alumno contestara correctamente la mayora de las cuestiones sencillas que se le planteasen sobre el tema, sino tambin, y fundamentalmente, en que cuando se enfrente a una situacin nueva que es problemtica para l y que de entrada desconoce, proceda a una reflexin detenida respecto a lo que se plantea a la luz de los conocimientos tericos pertinentes, y construya una respuesta aceptable dentro del marco de dichos conocimientos o bien si, despus de varios intentos serios, no lo consigue, concluya que de momento no encuentra una solucin que le satisfaga, pero -y esto es lo esencial- no revierta (como lo haran otros) a formas de pensamiento espontneas, que le lleven a dar respuestas rpidas y seguras, basadas en generalizaciones acrticas, aparentes evidencias de "sentido comn", etc. As, en la cuestin propuesta es posible que muchos alumnos no sepan responderla. Pero si han progresado adecuadamente, no encontraremos explicaciones del tipo: porque los gases no pesan o porque no tienen masa.

Por otra parte, el cambio conceptual y metodolgico en un campo determinado se trata de un proceso indefinido. Esto no supone que sea algo vago, con unas caractersticas poco claras, sino que ms bien consiste en un proceso que -coherentemente con la infinita complejidad de la materia- no termina nunca, en el que siempre es posible encontrar un problema nuevo que no pueda explicarse a travs de nuestros conocimientos anteriores y nos obligue a modificaciones ms o menos profundas de stos. Sin embargo tambin hemos insistido que el aprendizaje de la Ciencia ha de hacerse mediante la construccin de cuerpos globales y coherentes de conocimientos. Los alumnos a travs de un proceso largo, han de cambiar, por ejemplo, sus esquemas conceptuales iniciales sobre mecnica por otros ms acordes con las ideas newtonianas. Pero el proceso no se detiene ah y es muy posible que ms adelante tengan que hacer algo similar cuando comiencen a estudiar la fsica moderna. (Prez y Solbes, 2003).

LA INTRODUCCIN DE CONCEPTOS

Las estrategias de enseanza que acabamos de describir forman parte de un modelo de enseanza coherente con las caractersticas esenciales de la investigacin cientfica el cual se puede esquematizar de acuerdo con el siguiente proceso (Gil-Prez et al. 1999).

1. Plantear situaciones problemticas que, teniendo en cuenta las ideas, visin del mundo, destrezas y actitudes de los estudiantes, puedan generar inters proporcionen una concepcin preliminar de la tarea a realizar.

2. Proponer el estudio cualitativo de las situaciones problemticas planteadas y la toma de decisiones, con la ayuda de las necesarias bsquedas bibliogrficas, para acotar problemas precisos (ocasin para que los estudiantes comiencen a hacer explcitas de manera funcional, sus ideas previas, acertadas o no, y sus formas de pensamiento).



3. Orientar hacia el tratamiento cientfico de los problemas planteados (cambio metodolgico) lo que conlleva, entre otros aspectos:

La construccin de conceptos y de hiptesis, lo que implica la utilizacin de las ideas que cada uno tenga en ese momento para elaborar definiciones, proponer expresiones operativas o realizar predicciones.

El diseo de posibles estrategias de resolucin (incluyendo, en su caso, diseos experimentales) para la contrastacin de las hiptesis a la luz del cuerpo de conocimientos de que se dispone.

La resolucin propiamente dicha y el anlisis de los resultados, cotejndolos con los obtenidos por otros grupos de alumnos y por la comunidad cientfica. Ello puede convertirse en ocasin de conflicto entre distintas concepciones, tomadas todas ellas como hiptesis, y obligar a considerar otras hiptesis diferentes a las que se tenan inicialmente.

4. Plantear el manejo reiterado de los nuevos conocimientos en una variedad de situaciones, para hacer posible la profundizacin y afianzamiento de los mismos, poniendo un nfasis especial en las relaciones existentes entre ciencia, tecnologa, sociedad y medio ambiente, que tengan que ver con los conocimientos considerados (propiciando a este respecto, la toma de decisiones). Proponer actividades especficamente diseadas para detectar la permanencia de posibles ideas alternativas, comparando las respuestas con las que podran darse si dichas ideas no hubieran sido ya cambiadas (favorecer la autoestima al darse cuenta del progreso alcanzado en el aprendizaje).

5. Disear los contenidos a desarrollar y su secuenciacin, de manera que permitan mostrar el carcter de cuerpo coherente de conocimientos que tiene toda ciencia. Favorecer, en particular la resolucin de problemas concretos mediante estrategias diferentes (lo que permite darse cuenta de la validez de los conceptos manejados) y la elaboracin de modelos tericos (modelo cintico-corpuscular, modelos atmicos, modelo ondulatorio, etc.) analizando su funcionamiento para explicar toda una serie de hechos, predecir otros nuevos y tambin los cambios que pueden experimentar (su evolucin), desarrollando as una imagen ms dinmica de la ciencia.

6. Proponer actividades de sntesis (esquemas, memorias, mapas conceptuales), la elaboracin de productos (susceptibles de romper con planteamientos excesivamente escolares y de reforzar el inters por la tarea) y favorecer el planteamiento de nuevos problemas de inters siguiendo el hilo conductor establecido.

El proceso a que nos hemos referido no puede quedarse en unas orientaciones tericas generales. Es preciso ir ms all y plantearse la elaboracin de unidades didcticas o temas concretos que cubran el programa de un curso acadmico y cuyos contenidos se desarrollen de acuerdo con las caractersticas anteriores, llenando as ese gran vaco que, desafortunadamente, se da entre los resultados de la investigacin didctica y la existencia de materiales de trabajo para el aula. Es en ese contexto y no en otro en el que se puede analizar realmente en qu medida se producen los cambios conceptuales y metodolgicos ms o menos efectivos en nuestros alumnos.



Cuando se trata de elaborar un tema (unidad) de ciencias para desarrollarlo en clase con nuestros alumnos, de acuerdo con lo visto hasta aqu, conviene tener en cuenta toda una serie de aspectos concretos en el momento de introducir un concepto nuevo. Entre dichos aspectos podemos referirnos a los siguientes:

Evitar la introduccin arbitrara de los conceptos cientficos. Por el contrario conviene siempre que sea posible, tratar de hacer ver su necesidad, para lo cual el planteamiento de actividades problemticas de inters en donde los conceptos vayan a ser utilizados, tiene un papel fundamental.

No realizar definiciones operativas de entrada (como por ejemplo aquella que comienza definiendo el trabajo como el producto de la fuerza por el desplazamiento). Conviene utilizar primeramente definiciones e introducciones cualitativas, aunque al principio sean simples aproximaciones, que posteriormente se vayan precisando y finalmente se traduzcan en expresiones o relaciones de carcter operativo.

Tener en cuenta la necesidad de que los alumnos manejen los conceptos introducidos en situaciones diversas, ya que precisamente ser el hecho de que funcionen correctamente en la resolucin de diferentes problemas, lo que permitir comprender su utilidad en la construccin de cuerpos globales y coherentes de conocimientos, que es lo que les confiere validez en cada momento.

Justificar las expresiones operativas que se van a utilizar de forma que los alumnos no tengan la sensacin de que las definiciones se establecen porque s. En este sentido es importante recurrir a plantear actividades en donde los alumnos tengan que analizar una definicin operativa determinada, como por ejemplo la de densidad como cociente entre masa y volumen, comparndola con otras alternativas (como podra ser el producto masa por volumen o el cociente entre volumen y masa), lo que obliga a centrarse en la forma en que influyen en cada caso las magnitudes consideradas.

Otra cuestin importante es resaltar el campo de validez de cada una de las expresiones operativas introducidas. As por ejemplo, el concepto de trabajo definido operativamente como fuerza por desplazamiento tiene un campo de validez muy delimitado (fuerza constante, tangente a la trayectoria y del mismo sentido que el desplazamiento). O la conocida expresin v=e/t (vlida nicamente en movimientos uniformes en los que e0 y t0 valgan cero). Es preciso insistir en este razonamiento cada vez que se manejen expresiones de este tipo, saliendo al paso de la tendencia de los alumnos a hacer generalizaciones que utilizan en todos los casos.

Referirse al significado fsico de las unidades de medida utilizadas, huyendo de definiciones meramente operativas como: "El julio es el newton por metro" y dar otras con ms sentido fsico como por ejemplo "Cuando una fuerza constante de un newton acta sobre un objeto a lo largo de un metro de recorrido, con la misma direccin y sentido en que se desplaza el objeto, decimos que dicha fuerza ha realizado un trabajo de un julio".



Apoyar, siempre que sea posible, las unidades que se manejen, con sensaciones fsicas o ejemplos ilustrativos adecuados, que hagan notar a los alumnos si se trata de unidades grandes o pequeas (en relacin a determinadas medidas de las ms usuales a las que ellos puedan referirse o tener acceso). As por ejemplo es posible que pocos sepan cmo de grande es un julio de trabajo, pero posiblemente si lo sabran si en la clase hacen estimaciones sobre la cantidad de julios que suponen la realizacin de determinados trabajos sencillos, como levantar a un compaero, subir unas escaleras, elevar un metro el borrador, etc.

Considerar el significado fsico de determinadas constantes que aparecen en diferentes expresiones bsicas, como por ejemplo F=ma; tve = ; V=IR; F = GMm/r2, etc. Ello constituye un excelente instrumento para comprender mejor algunos conceptos y debera de ser una prctica habitual en la enseanza. As, por ejemplo, en la definiin operativa del concepto de fuerza como una magnitud

directamente proporcional a la aceleracin segn amf

= podemos

preguntarnos acerca de cul es el significado fsico de la constante m de proporcionalidad, pidiendo a los alumnos que consideren lo que supondra que para un cuerpo dado m tuviese un valor muy grande o muy pequeo y lo mismo podra hacerse con R en R=V/I, etc.

Se ha dicho tambin que, fundamentalmente, lo que confiere validez y aceptacin a los conceptos cientficos, es su buen funcionamiento dentro del marco terico vigente. Esto, entre otras cosas, supone que dichos conceptos continuamente se estn probando y utilizando en diferentes situaciones. Consecuentemente, un criterio a seguir sera dar prioridad a los conceptos claves que se utilizan frecuentemente en distintas situaciones, frente a la introduccin espordica de otros conceptos que luego no vayan a ser utilizados.

Respecto a la necesidad de que el profesor conozca las concepciones alternativas de sus alumnos y las tenga en cuenta, se trata de un aspecto fundamental al que es preciso conceder la necesaria atencin, proponiendo actividades problemticas en donde los alumnos tengan que emitir hiptesis (al emitir hiptesis han de hacer uso de sus ideas sean o no equivocadas), utilizando adecuadamente la historia de la Ciencia (llena de ejemplos en donde se muestra el surgimiento y evolucin de determinados conceptos), haciendo algn comentario crtico respecto al significado que en lenguaje cotidiano se da a determinados conceptos cientficos, proponiendo el anlisis crtico de cuestiones y ejemplos en los que se cometen errores conceptuales, etc.

Antes de introducir conceptos (y en general nuevos conocimientos), tener en cuenta los prerrequisitos de todo tipo (contenidos propiamente dichos, habilidades matemticas, etc.) que fundamentalmente se precisan para que los alumnos puedan trabajar con xito y en caso de ausencias notables en la generalidad de la clase, dedicar el tiempo necesario para solucionar el problema, ya que dar por supuesto que el alumno posee todos los conocimientos bsicos pertinentes antes de comenzar algo, aduciendo que ya se vieron anteriormente es una prctica que no suele dar buenos resultados.



CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS

En este trabajo se han analizado algunas propuestas metodolgicas para tratar el problema que supone, para el aprendizaje de las ciencias, la existencia de ideas alternativas que afectan a conceptos cientficos fundamentales. Ello nos ha llevado a plantear un modelo de enseanza y aprendizaje de las ciencias basado en el cambio conceptual y metodolgico.

Tambin se ha mostrado la necesidad de que estas propuestas no se limiten a unas orientaciones ms o menos fundamentadas sino que se traduzcan en materiales de trabajo adecuados para el aula, es decir: que se plasmen en los temas de que consta un curso de fsica y/o qumica y que se experimenten y se evalen los resultados.

Es pues necesario un esfuerzo por acercar las propuestas innovadoras surgidas de la investigacin didctica a la prctica diaria del aula que es donde, en definitiva, se van a poder evaluar sus virtualidades y limitaciones.

En el caso de los errores conceptuales, a menudo se utilizan cuestiones que se pasan a los alumnos en un momento dado como una forma de averiguar si han superado o no determinadas ideas alternativas. No obstante, es posible tambin otra estrategia: utilizar los errores conceptuales existentes en cmics, prensa escrita, novelas y libros de texto, como materiales de trabajo para que los alumnos (o mejor los alumnos distribuidos en pequeos grupos) los analicen crticamente, tal y como intentaremos mostrar en un prximo trabajo.

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Carrascosa_2005 PARTE II